Dom » Eksploatacija » Značenje periodičnog zakona periodnog sistema. Značenje periodnog sistema i periodnog zakona D

Značenje periodičnog zakona periodnog sistema. Značenje periodnog sistema i periodnog zakona D

Godine 1869., D. I. Mendeljejev, na osnovu analize svojstava jednostavnih supstanci i jedinjenja, formulisao je periodični zakon: “Svojstva jednostavnih tijela i spojeva elemenata povremeno zavise od veličine atomskih masa elemenata.” Na osnovu periodičnog zakona sastavljen je periodični sistem elemenata. U njemu su elementi sa sličnim svojstvima kombinovani u vertikalne grupne kolone. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sistem, bilo je potrebno poremetiti redoslijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalijum. Razlog je u tome što je Mendeljejev predložio periodični zakon u vreme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma, a nakon što je planetarni model atoma predložen u 20. veku, periodični zakon je formulisan na sledeći način:

“Svojstva hemijskih elemenata i jedinjenja periodično zavise od naelektrisanja atomskih jezgara.”

Naboj jezgra jednak je broju elementa u periodnom sistemu i broju elektrona u elektronskom omotaču atoma. Ova formulacija je objasnila "kršenje" periodičnog zakona. U Periodnom sistemu, broj perioda je jednak broju elektronskih nivoa u atomu, broj grupe za elemente glavnih podgrupa jednak je broju elektrona na spoljašnjem nivou.

Naučni značaj periodičnog zakona. Periodični zakon je omogućio sistematizaciju svojstava hemijskih elemenata i njihovih jedinjenja. Prilikom sastavljanja periodnog sistema, Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, i predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkriće.Prvo od njih uslijedilo je četiri godine kasnije.

Ali velika zasluga Mendeljejeva nije samo u otkrivanju novih stvari.

Mendeljejev je otkrio novi zakon prirode. Umjesto raznorodnih, nepovezanih supstanci, nauka se suočila s jednim skladnim sistemom koji je ujedinio sve elemente Univerzuma u jedinstvenu cjelinu; atomi su se počeli smatrati:

1. organski povezani jedni s drugima zajedničkim obrascem,

2. otkrivanje prijelaza kvantitativnih promjena atomske težine u kvalitativne promjene njihove kemijske. individualnosti,

3. što ukazuje da je suprotnost metalna. i nemetalne. svojstva atoma nisu apsolutna, kao što se ranije mislilo, već samo relativna po prirodi.

24. Pojava strukturnih teorija u procesu razvoja organske hemije. Atomsko-molekularna nauka kao teorijska osnova za strukturne teorije.

Organska hemija. Kroz 18. vijek. U pitanju hemijskih odnosa organizama i supstanci, naučnici su se rukovodili doktrinom vitalizma - doktrinom koja je život smatrala posebnim fenomenom, koji nije podložan zakonima svemira, već uticaju posebnih vitalnih sila. Ovo gledište su naslijedili mnogi naučnici iz 19. stoljeća, iako su njegovi temelji poljuljani još 1777. godine, kada je Lavoisier sugerirao da je disanje proces sličan sagorijevanju.

Godine 1828., njemački hemičar Friedrich Wöhler (1800–1882), zagrijavanjem amonijum cijanata (ovo jedinjenje je bezuslovno klasifikovano kao neorganska supstanca), dobio je ureu, otpadni proizvod ljudi i životinja. Godine 1845. Adolf Kolbe, Wöhlerov učenik, sintetizirao je octenu kiselinu iz početnih elemenata ugljika, vodonika i kisika. 1850-ih, francuski hemičar Pierre Berthelot započeo je sistematski rad na sintezi organskih jedinjenja i dobio metil i etil alkohole, metan, benzol i acetilen. Sistematsko proučavanje prirodnih organskih spojeva pokazalo je da svi sadrže jedan ili više atoma ugljika, a mnogi sadrže atome vodika. Teorija tipova. Otkriće i izolacija ogromnog broja složenih spojeva koji sadrže ugljik pokrenulo je pitanje sastava njihovih molekula i dovelo do potrebe za revizijom postojećeg sistema klasifikacije. Do 1840-ih, hemijski naučnici su shvatili da se Berzeliusove dualističke ideje odnose samo na neorganske soli. Godine 1853. pokušano je klasifikovati sva organska jedinjenja po vrsti. Uopštenu "teoriju tipa" predložio je francuski hemičar Charles Frederic Gerard, koji je vjerovao da kombinacija različitih grupa atoma nije određena električnim nabojem ovih grupa, već njihovim specifičnim kemijskim svojstvima.

Strukturna hemija. Godine 1857. Kekule je, na osnovu teorije valencije (valenca je shvaćena kao broj atoma vodika koji se kombinuju sa jednim atomom datog elementa), sugerirao da je ugljik četverovalentan i da se stoga može kombinirati s četiri druga atoma, formirajući duge lance - ravne ili razgranate. Stoga su se organske molekule počele prikazivati ne u obliku kombinacija radikala, već u obliku strukturnih formula - atoma i veza između njih.

1874. danski hemičar Jacob van't Hoff a francuski hemičar Joseph Achille Le Bel (1847–1930) proširio je ovu ideju na raspored atoma u svemiru. Vjerovali su da molekuli nisu ravne, već trodimenzionalne strukture. Ovaj koncept je omogućio da se objasne mnoge dobro poznate pojave, na primjer, prostorna izomerija, postojanje molekula istog sastava, ali s različitim svojstvima. Podaci se vrlo dobro uklapaju u to Louis Pasteur o izomerima vinske kiseline.

100 RUR bonus za prvu narudžbu

Odaberite vrstu rada Diplomski rad Kurs Sažetak Magistarska teza Izvještaj iz prakse Izvještaj o članku Pregled Test rada Monografija Rešavanje problema Poslovni plan Odgovori na pitanja Kreativni rad Esej Crtanje Eseji Prevod Prezentacije Kucanje Ostalo Povećanje jedinstvenosti teksta Magistarski rad Laboratorijski rad On-line pomoć

Saznajte cijenu

Prvu verziju periodnog sistema elemenata objavio je Dmitrij Ivanovič Mendeljejev 1869. godine - mnogo prije nego što je proučavana struktura atoma. Vodič D. I. Mendeljejeva u ovom radu bile su atomske mase (atomske težine) elemenata. Raspoređujući elemente po rastućem redosledu njihovih atomskih težina, D. I. Mendeljejev je otkrio osnovni zakon prirode, koji je danas poznat kao periodični zakon: svojstva elemenata se periodično menjaju u skladu sa njihovom atomskom težinom.

Osnovna novina periodičnog zakona, koju je otkrio i formulisao D. I. Mendeljejev, bila je sljedeća:

1. Uspostavljena je veza između elemenata koji su bili različiti po svojim svojstvima. Ova veza leži u činjenici da se svojstva elemenata mijenjaju glatko i približno jednako kako se povećava njihova atomska težina, a zatim se te promjene PIODIČNO PONAVLJAJU.

2. U onim slučajevima kada se činilo da nedostaje neka karika u redoslijedu promjena svojstava elemenata, u periodnom sistemu su davani GAPS koji je trebalo popuniti elementima koji još nisu otkriveni. Štaviše, periodični zakon je omogućio da se PREDVIĐU svojstva ovih elemenata.

U svim dosadašnjim pokušajima utvrđivanja odnosa između elemenata, drugi istraživači su nastojali stvoriti potpunu sliku u kojoj nije bilo mjesta za elemente koji još nisu otkriveni.

Zadivljujuće je što je D. I. Mendeljejev svoje otkriće napravio u vrijeme kada su atomske težine mnogih elemenata bile određene vrlo približno, a bila su poznata samo 63 sama elementa - odnosno nešto više od polovine onih koji su nam danas poznati.

Periodični zakon prema Mendeljejevu: “Svojstva jednostavnih tijela... i spojeva elemenata periodično zavise od veličine atomskih masa elemenata.”

Na osnovu periodičnog zakona sastavljen je periodični sistem elemenata. U njemu su elementi sa sličnim svojstvima kombinovani u vertikalne grupne kolone. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sistem, bilo je potrebno poremetiti redoslijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalijum.

Međutim, čak i nakon ogromnog i pažljivog rada hemičara na ispravljanju atomskih težina, na četiri mjesta periodnog sistema elementi „krše“ strogi redoslijed rasporeda u povećanju atomske mase.

Za vrijeme D.I. Mendeljejeva takva odstupanja su se smatrala nedostacima periodnog sistema. Teorija strukture atoma sve je stavila na svoje mjesto: elementi su locirani apsolutno ispravno - u skladu s nabojima njihovih jezgara. Kako onda možemo objasniti da je atomska težina argona veća od atomske težine kalijuma?

Atomska težina bilo kojeg elementa jednaka je prosječnoj atomskoj težini svih njegovih izotopa, uzimajući u obzir njihovu zastupljenost u prirodi. Igrom slučaja, atomska težina argona određena je "najtežim" izotopom (u prirodi se nalazi u većim količinama). U kalijumu, naprotiv, prevladava njegov "lakši" izotop (to jest, izotop s manjim masenim brojem).

Razlog je taj što je Mendeljejev predložio periodični zakon u vrijeme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma. Nakon što je planetarni model atoma predložen u 20. veku, periodični zakon je formulisan na sledeći način:

“Svojstva hemijskih elemenata i jedinjenja periodično zavise od naelektrisanja atomskih jezgara.”

Razlog za periodičnu promjenu svojstava kemijskih elemenata je periodično punjenje elektronskih ljuski. Nakon punjenja sljedeće ljuske, počinje novi period. Periodične promjene elemenata jasno su vidljive u promjenama u sastavu i svojstvima oksida.

Naučni značaj periodičnog zakona.

Periodični zakon je omogućio sistematizaciju svojstava hemijskih elemenata i njihovih jedinjenja. Prilikom sastavljanja periodnog sistema, Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, i predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkrivanje. Prvi od njih uslijedio je četiri godine kasnije. Element za koji je Mendeljejev ostavio mesto i svojstva, čiju je atomsku težinu predvideo, iznenada se pojavio! Mladi francuski hemičar Lecoq de Boisbaudran poslao je pismo Pariskoj akademiji nauka. pisalo je:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Ali ono najnevjerovatnije tek je dolazilo. Mendeljejev je predvidio, iako je i dalje ostavljao prostor za ovaj element, da bi njegova gustina trebala biti 5,9. A Boisbaudran je tvrdio: element koji je otkrio ima gustinu od 4,7. Mendeljejev, koji nikada nije ni video novi element - što ga čini još iznenađujućim - izjavio je da je francuski hemičar napravio grešku u svojim proračunima. Ali Boisbaudran se takođe pokazao tvrdoglavim: insistirao je da je tačan. Nešto kasnije, nakon dodatnih mjerenja, postalo je jasno: Mendeljejev je bio bezuslovno u pravu. Boisbaudran je prvi element koji je ispunio prazan prostor u tablici nazvao galijem u čast svoje domovine Francuske. I nikome tada nije palo na pamet da mu da ime čovjeka koji je predvidio postojanje ovog elementa, čovjeka koji je jednom za svagda unaprijed odredio put razvoja hemije. Ovo su uradili naučnici iz dvadesetog veka. Element koji su otkrili sovjetski fizičari nosi ime Mendeljejev.

Ali velika zasluga Mendeljejeva nije samo u otkrivanju novih stvari.

1. organski povezani jedni s drugima zajedničkim obrascem,

2. otkrivanje prijelaza kvantitativnih promjena atomske težine u kvalitativne promjene njihove kemijske. individualnosti,

3. što ukazuje da suprotnost između metalnih i nemetalnih svojstava atoma nije apsolutna, kao što se ranije mislilo, već samo relativna.

Otkriće međusobne veze između svih elemenata, između njihovih fizičkih i hemijskih svojstava postavilo je naučni i filozofski problem od ogromne važnosti: ta međusobna povezanost, to jedinstvo mora biti objašnjeno.

Mendeljejevljevo istraživanje pružilo je čvrstu i pouzdanu osnovu za pokušaje objašnjenja strukture atoma: nakon otkrića periodičnog zakona postalo je jasno da atome svih elemenata treba graditi „po jednom planu“, da bi njihova struktura trebala odražavaju periodičnost svojstava elemenata.

Samo bi taj model atoma mogao imati pravo na prepoznavanje i razvoj, što bi nauku približilo razumijevanju misterije položaja elementa u periodnom sistemu. Najveći naučnici našeg veka, rešavajući ovaj veliki problem, otkrili su strukturu atoma - tako je Mendeljejevljev zakon imao ogroman uticaj na razvoj svih savremenih saznanja o prirodi materije.

Svi uspjesi moderne kemije, uspjesi atomske i nuklearne fizike, uključujući nuklearnu energiju i sintezu umjetnih elemenata, postali su mogući samo zahvaljujući periodičnom zakonu. Zauzvrat, uspjesi atomske fizike, pojava novih istraživačkih metoda i razvoj kvantne mehanike proširili su i produbili suštinu periodičnog zakona.

Tokom proteklog stoljeća, Mendeljejevljev zakon - pravi zakon prirode - ne samo da nije zastario i nije izgubio svoj značaj. Naprotiv, razvoj nauke je pokazao da njeno značenje još nije u potpunosti shvaćeno i završeno, da je mnogo šire nego što je njen tvorac mogao zamisliti, nego što su naučnici mislili donedavno. Nedavno je ustanovljeno da ne samo struktura spoljašnjih elektronskih omotača atoma, već i fina struktura atomskih jezgara podleže zakonu periodičnosti. Očigledno, oni obrasci koji upravljaju složenim i uglavnom neshvaćenim svijetom elementarnih čestica također imaju periodični karakter u svojoj srži.

Dalja otkrića u hemiji i fizici su u više navrata potvrdila fundamentalno značenje periodičnog zakona. Otkriveni su inertni gasovi koji se savršeno uklapaju u periodni sistem - to posebno jasno pokazuje duga forma tabele. Ispostavilo se da je redni broj elementa jednak naboju jezgra atoma ovog elementa. Mnogi ranije nepoznati elementi otkriveni su zahvaljujući ciljanoj potrazi za upravo onim svojstvima koja su bila predviđena iz periodnog sistema.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva je od izuzetnog značaja. On je postavio temelje modernoj hemiji i učinio je jedinstvenom, integralnom naukom. Elementi su počeli da se razmatraju u odnosu, u zavisnosti od njihovog mesta u periodnom sistemu. Hemija je prestala da bude deskriptivna nauka. Sa otkrićem periodičnog zakona, u njemu je postalo moguće naučno predviđanje. Postalo je moguće predvidjeti i opisati nove elemente i njihova jedinjenja. Sjajan primjer za to je predviđanje D. I. Mendeljejeva o postojanju elemenata koji još nisu otkriveni u njegovo vrijeme, od kojih je za tri - Ga, Sc, Ge - dao tačan opis njihovih svojstava.

Na osnovu zakona D.I. Mendeljejeva, popunjene su sve prazne ćelije njegovog sistema od Z=1 do Z=92 i otkriveni su transuranijumski elementi. I danas ovaj zakon služi kao smjernica za otkrivanje ili umjetno stvaranje novih kemijskih elemenata. Dakle, vodeći se periodičnim zakonom, može se tvrditi da ako se sintetiše element Z=114, onda će to biti analog olova (ekaslead), ako se sintetiše element Z=118, onda će to biti plemeniti gas (ekaradon).

Ruski naučnik N.A. Morozov je 80-ih godina 19. veka predvideo postojanje plemenitih gasova, koji su tada otkriveni. U periodnom sistemu dopunjuju periode i čine glavnu podgrupu VII grupe. „Prije periodičnog zakona“, pisao je D. I. Mendeljejev, „elementi su predstavljali samo fragmentarne slučajne pojave prirode; nije bilo razloga očekivati nove, a pronađeni su bili potpuna neočekivana novina. Periodični zakon je bio prvi koji je omogućio da se još neotkriveni elementi vide na udaljenosti koju vizija bez pomoći ovog zakona do tada nije dosegla.”

Periodični zakon je poslužio kao osnova za korekciju atomskih masa elemenata. Atomske mase 20 elemenata ispravio je D. I. Mendeljejev, nakon čega su ovi elementi zauzeli svoja mjesta u periodnom sistemu.

Na osnovu periodičnog zakona i periodnog sistema D. I. Mendeljejeva, brzo se razvila doktrina o strukturi atoma. Otkrio je fizičko značenje periodnog zakona i objasnio raspored elemenata u periodnom sistemu. Ispravnost doktrine o strukturi atoma uvijek se provjerava periodičnim zakonom. Evo još jednog primjera. N. Bohr je 1921. godine pokazao da element Z = 72, čije postojanje je predvidio D. I. Mendeljejev 1870. (ekabor), treba da ima atomsku strukturu sličnu atomu cirkonija (Zr - 2. 8. 18. 10). 2 i Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), te ga stoga treba tražiti među mineralima cirkonijuma. Slijedeći ovaj savjet, mađarski hemičar D. Hevesy i holandski naučnik D. Coster su 1922. godine otkrili element Z=72 u norveškoj rudi cirkonijuma, nazvavši ga hafnijum (iz latinskog naziva Kopenhagena, mjesta gdje je element otkriven) . Ovo je bio najveći trijumf teorije atomske strukture: na osnovu strukture atoma predviđala se lokacija elementa u prirodi.

Proučavanje strukture atoma dovelo je do otkrića atomske energije i njene upotrebe za ljudske potrebe. Možemo reći da je periodični zakon primarni izvor svih otkrića hemije i fizike 20. veka. Imao je izuzetnu ulogu u razvoju drugih prirodnih nauka vezanih za hemiju.

Periodični zakon i sistem su u osnovi rješavanja savremenih problema u hemijskoj nauci i industriji. Uzimajući u obzir periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva, u toku je rad na dobijanju novih polimernih i poluprovodničkih materijala, legura otpornih na toplotu, supstanci sa određenim svojstvima, da se koristi nuklearna energija, da se koriste utrobe Zemlje i svemira.

Periodični sistem elemenata imao je veliki uticaj na kasniji razvoj hemije.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev (1834-1907)

Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je pokazala da oni čine harmoničan sistem i da su međusobno usko povezani, već je postala i moćno oruđe za dalja istraživanja.

U vrijeme kada je Mendeljejev sastavio svoju tablicu na osnovu periodičnog zakona koji je otkrio, mnogi elementi su još uvijek bili nepoznati. Dakle, element četvrtog perioda skandij je bio nepoznat. Po atomskoj masi titan je došao iza kalcijuma, ali titan se ne bi mogao smjestiti odmah iza kalcija, jer bi spadao u treću grupu, dok titan čini viši oksid, a prema ostalim svojstvima ga treba svrstati u četvrtu grupu. . Stoga je Mendeljejev preskočio jednu ćeliju, odnosno ostavio je slobodan prostor između kalcijuma i titanijuma. Po istoj osnovi, u četvrtom periodu ostavljene su dvije slobodne ćelije između cinka i arsena, koje sada zauzimaju elementi galijum i germanijum. U ostalim redovima još uvijek ima praznih mjesta. Mendeljejev ne samo da je bio uvjeren da moraju postojati još nepoznati elementi koji bi ispunili ove prostore, već je i unaprijed predvidio svojstva takvih elemenata na osnovu njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sistema. Jednom od njih dao je ime ekabor, koje je u budućnosti trebalo da zauzme mesto između kalcijuma i titanijuma (pošto je po svojstvima trebalo da podseća na bor); druga dva, za koje je u tabeli ostalo mjesta između cinka i arsena, nazvana su eka-aluminij i eka-silicij.

U narednih 15 godina, Mendeljejevljeva predviđanja su briljantno potvrđena: otkrivena su sva tri očekivana elementa. Prvo je francuski hemičar Lecoq de Boisbaudran otkrio galijum, koji ima sva svojstva eka-aluminijuma; zatim je u Švedskoj L. F. Nilsson otkrio skandij, koji je imao svojstva ekaborona, i konačno, nekoliko godina kasnije u Njemačkoj, K. A. Winkler je otkrio element koji je nazvao germanij, a za koji se ispostavilo da je identičan ekasilicijumu.

Da bismo procenili neverovatnu tačnost Mendeljejevljevog predviđanja, uporedimo svojstva eka-silicijuma koje je on predvideo 1871. godine sa svojstvima germanijuma otkrivenog 1886. godine:

Otkriće galija, skandijuma i germanijuma bio je najveći trijumf periodičnog zakona.

Periodični sistem je takođe bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomskih masa nekih elemenata. Dakle, element berilij se dugo smatrao analogom aluminijuma i njegovom oksidu je dodeljena formula. Na osnovu procentualnog sastava i očekivane formule berilijum oksida, smatralo se da je njegova atomska masa 13,5. Periodični sistem je pokazao da postoji samo jedno mjesto za berilij u tabeli, odnosno iznad magnezijuma, tako da njegov oksid mora imati formulu , koja daje atomsku masu berilijuma jednaku deset. Ovaj zaključak je ubrzo potvrđen određivanjem atomske mase berilija iz gustine pare njegovog hlorida.

Upravo tako I trenutno, periodični zakon ostaje nit vodilja i vodeći princip hemije. Na osnovu njega su posljednjih decenija umjetno stvoreni transuranski elementi koji se nalaze u periodnom sistemu nakon uranijuma. Jedan od njih - element br. 101, prvi put dobijen 1955. godine - nazvan je mendelevijum u čast velikog ruskog naučnika.

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje sistema hemijskih elemenata bilo je od velike važnosti ne samo za hemiju, već i za filozofiju, za celokupno naše razumevanje sveta. Mendeljejev je pokazao da hemijski elementi čine harmoničan sistem, koji se zasniva na fundamentalnom zakonu prirode. Ovo je izraz stava materijalističke dijalektike o međusobnoj povezanosti i međuzavisnosti prirodnih pojava. Razotkrivajući vezu između svojstava kemijskih elemenata i mase njihovih atoma, periodični zakon bio je briljantna potvrda jednog od univerzalnih zakona razvoja prirode - zakona prijelaza količine u kvalitet.

Kasniji razvoj nauke omogućio je, na osnovu periodičnog zakona, da se razume struktura materije mnogo dublje nego što je to bilo moguće za života Mendeljejeva.

Teorija strukture atoma razvijena u 20. veku je zauzvrat dala periodičnom zakonu i periodičnom sistemu elemenata novo, dublje osvetljenje. Proročke riječi Mendeljejeva su sjajno potvrđene: „Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već se obećava samo nadgradnja i razvoj“.

Uvod

Hemija je prestala da bude deskriptivna nauka. Sa otkrićem periodičnog zakona, u njemu je postalo moguće naučno predviđanje. Postalo je moguće predvideti i opisati nove elemente i njihova jedinjenja... Sjajan primer za to je predviđanje D. I. Mendeljejeva o postojanju elemenata koji još nisu otkriveni u njegovo vreme, od kojih je za tri - Ga, Sc i Ge - dao tačan opis njihovih svojstava.

Periodični sistem i njegov značaj za razumevanje naučne slike sveta

Periodni sistem elemenata D. I. Mendeljejeva, prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je tabelarni (ili drugi grafički) izraz periodični zakon Mendeljejeva. P.S. e. razvijen od strane D.I. Mendeljejev u 1869-1871.

Istorija P. s. e. Pokušaji sistematizacije hemijskih elemenata činili su razni naučnici u Nemačkoj, Francuskoj, Engleskoj i SAD od 30-ih godina 19. veka. Mendeljejevljevi prethodnici - I. Döbereiner, AND. Dumas, francuski hemičar A. Chancourtois, engleski. hemičari W. Odling, J. Newlands i drugi ustanovili su postojanje grupa elemenata sličnih hemijskih svojstava, takozvanih „prirodnih grupa” (na primjer, Döbereinerove „trijade”). Međutim, ovi naučnici nisu otišli dalje od uspostavljanja određenih obrazaca unutar grupa. Godine 1864 L. Meyer Na osnovu podataka o atomskim težinama, predložio je tabelu koja prikazuje odnos atomskih težina za nekoliko karakterističnih grupa elemenata. Meyer nije pravio teorijske poruke sa svog stola.

Prototip naučnog P. s. e. pojavila se tabela „Iskustvo sistema elemenata na osnovu njihove atomske težine i hemijske sličnosti“, koju je sastavio Mendeljejev 1. marta 1869. Tokom naredne dve godine, autor je unapredio ovu tabelu, uveo ideje o grupama, serijama i periodima elementi; je pokušao da proceni kapacitet malih i velikih perioda, koji sadrže, po njegovom mišljenju, 7 odnosno 17 elemenata. Godine 1870. nazvao je svoj sistem prirodnim, a 1871. - periodičnim. Već tada struktura P. s. e. dobila je moderan oblik u mnogim aspektima.

Izuzetno važan za evoluciju P. s. e. ideja koju je Mendeljejev uveo o mestu elementa u sistemu pokazala se istinitom; Položaj elementa je određen periodom i brojevima grupe. Na osnovu te ideje Mendeljejev je došao do zaključka da je bilo potrebno promijeniti tada prihvaćene atomske težine nekih elemenata (U, In, Ce i njegovih analoga), što je bila prva praktična primjena atomskih težina. e., a takođe je po prvi put predvidio postojanje i osnovna svojstva nekoliko nepoznatih elemenata, koji su odgovarali praznim ćelijama P. s. e. Klasičan primjer je predviđanje "ekaaluminijuma" (budući Ga, otkrio P. Lecoq de Boisbaudran 1875.), „ekabor“ (Sc, otkrio švedski naučnik L. Nilson 1879. godine) i „exasilicon“ (Ge, otkrio njemački naučnik K. Winkler 1886. godine). Osim toga, Mendeljejev je predvidio postojanje analoga mangana (budući Tc i Re), telura (Po), joda (At), cezijuma (Fr), barijuma (Ra), tantala (Pa).

P.S. e. nije odmah stekla priznanje kao fundamentalna naučna generalizacija; situacija se značajno promijenila tek nakon otkrića Ga, Sc, Ge i uspostavljanja divalencije Be (dugo se smatralo trovalentnim). Ipak, P. s. e. na mnogo načina predstavljalo empirijsku generalizaciju činjenica, budući da je fizičko značenje periodičnog zakona bilo nejasno i nije bilo objašnjenja razloga za periodičnu promjenu svojstava elemenata u zavisnosti od povećanja atomske težine. Dakle, sve do fizičke potpore periodnog zakona i razvoja teorije P. s. e. mnoge činjenice se nisu mogle objasniti. Stoga je otkriće s kraja 19. stoljeća bilo neočekivano. inertnih gasova, za koje se činilo da im nije mesto u P. s. e.; ova poteškoća je otklonjena zahvaljujući uključivanju str. e. nezavisna nulta grupa (kasnije VIII a-podgrupe). Otkriće mnogih „radio elemenata“ početkom 20. veka. dovela do kontradikcije između potrebe njihovog smještaja u P. s. e. i njegovu strukturu (za više od 30 takvih elemenata bilo je 7 „slobodnih“ mjesta u šestom i sedmom periodu). Ova kontradikcija je prevaziđena kao rezultat otkrića izotopi. Konačno, vrijednost atomske težine (atomske mase) kao parametar koji određuje svojstva elemenata postepeno gubi na značaju.

Jedan od glavnih razloga nemogućnosti objašnjenja fizičkog značenja periodnog zakona i P. s. e. sastojao se u odsustvu teorije atomske strukture. Stoga je najvažnija prekretnica na putu razvoja P. e. Pojavio se planetarni model atoma, koji je predložio E. Rutherford(1911). Na osnovu toga, holandski naučnik A. van den Broek sugerisao je (1913) da serijski broj elementa u P. s. e. (atomski broj Z) je numerički jednak naboju atomskog jezgra (u jedinicama elementarnog naboja). Ovo je eksperimentalno potvrdio G. Moseley(1913-14, vidi Moseley Law). Tako je bilo moguće utvrditi da periodičnost promjena svojstava elemenata zavisi od atomskog broja, a ne od atomske težine. Kao rezultat toga, donja granica P. s. je određena na naučnoj osnovi. e. (vodonik kao element sa minimalnim Z = 1); broj elemenata između vodonika i uranijuma je tačno procijenjen; Utvrđeno je da „praznine“ u P. s. e. odgovaraju nepoznatim elementima sa Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.

Međutim, ostalo je nejasno pitanje tačnog broja elemenata retkih zemalja, a (što je posebno važno) nisu otkriveni razlozi periodičnih promena svojstava elemenata u zavisnosti od Z. Ovi razlozi su pronađeni tokom daljeg razvoja teorija rijetkih zemljanih elemenata. e. zasnovano na kvantnim konceptima strukture atoma (vidi dolje). Fizičko opravdanje periodičnog zakona i otkriće fenomena izotonije omogućilo je naučno definiranje pojma "atomske mase" ("atomske težine"). Priloženi periodni sistem sadrži savremene vrijednosti atomskih masa elemenata na skali ugljika u skladu sa Međunarodnom tablicom iz 1973. Maseni brojevi najdugovječnijih izotopa radioaktivnih elemenata dati su u uglastim zagradama. Umjesto masenih brojeva najstabilnijih izotopa 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa i 237 Np, navedene su atomske mase ovih izotopa koje je usvojila (1969.) Međunarodna komisija za atomske težine.

Struktura P. s. e. Moderna (1975) P. str. e. obuhvata 106 hemijskih elemenata; od njih su svi transuranijum (Z = 93-106), kao i elementi sa Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) i 87 (Fr) dobijeni veštačkim putem. Kroz istoriju P. s. e. predložen je veliki broj (nekoliko stotina) opcija za njegovo grafičko predstavljanje, uglavnom u obliku tabela; Slike su poznate i u obliku raznih geometrijskih figura (prostornih i planarnih), analitičkih krivulja (na primjer, spirala) itd. Najrasprostranjenija su tri oblika P. s. e.: kratki, predložen od Mendeljejeva i dobio univerzalno priznanje; dugačko stepenište. Dugi oblik je također razvio Mendeljejev, a u poboljšanom obliku ga je 1905. predložio A. Werner. Formu ljestvi su predložili engleski naučnik T. Bailey (1882), danski naučnik J. Thomsen (1895), a poboljšao N. Borom(1921). Svaki od tri oblika ima prednosti i nedostatke. Osnovni princip konstruisanja P. s. e. je podjela svih hemijskih elemenata u grupe i periode. Svaka grupa je zauzvrat podijeljena na glavne (a) i sekundarne (b) podgrupe. Svaka podgrupa sadrži elemente koji imaju slična hemijska svojstva. Elementi A- I b-podgrupe u svakoj grupi, po pravilu, pokazuju određenu hemijsku sličnost jedna s drugom, uglavnom u višim oksidacionim stanjima, koja po pravilu odgovaraju broju grupe. Period je skup elemenata koji počinje alkalnim metalom i završava se inertnim gasom (poseban slučaj je prvi period); Svaki period sadrži strogo određen broj elemenata. P.S. e. sastoji se od 8 grupa i 7 perioda (sedmi još nije završen).

Specifičnost prvog perioda je da sadrži samo 2 elementa: H i He. Mjesto H u sistemu je dvosmisleno: budući da pokazuje svojstva zajednička za alkalne metale i halogene, nalazi se ili u I a-, ili (poželjno) u VII a-podgrupa. Helijum - prvi predstavnik VII a-podgrupe (međutim, dugo vremena He i svi inertni gasovi su bili kombinovani u nezavisnu nultu grupu).

Drugi period (Li - Ne) sadrži 8 elemenata. Počinje sa alkalnim metalom Li, čije je jedino oksidaciono stanje I. Zatim dolazi Be, metal, oksidaciono stanje II. Metalni karakter sledećeg elementa B je slabo izražen (oksidaciono stanje III). Sljedeći C je tipičan nemetal i može biti pozitivno ili negativno četverovalentan. Sljedeći N, O, F i Ne su nemetali, a samo za N najveće oksidacijsko stanje V odgovara broju grupe; kiseonik samo retko pokazuje pozitivnu valenciju, a za F je poznato oksidaciono stanje VI. Period završava inertnim gasom Ne.

Treći period (Na - Ar) takođe sadrži 8 elemenata, čija je priroda promjena svojstava u velikoj mjeri slična onoj uočenoj u drugom periodu. Međutim, Mg, za razliku od Be, je metalniji, kao i Al u poređenju sa B, iako je Al inherentno amfoteričan. Si, P, S, Cl, Ar su tipični nemetali, ali svi oni (osim Ar) pokazuju viša oksidaciona stanja jednaka broju grupe. Dakle, u oba perioda, kako se Z povećava, uočava se slabljenje metalnog i jačanje nemetalnog karaktera elemenata. Mendeljejev je elemente drugog i trećeg perioda (male, po njegovoj terminologiji) nazvao tipičnim. Značajno je da su među najčešćim u prirodi, a C, N i O su, uz H, glavni elementi organske materije (organogeni). Svi elementi prva tri perioda su uključeni u podgrupe A .

Prema modernoj terminologiji (vidi dolje), elementi ovih perioda pripadaju s-elementi (alkalni i zemnoalkalni metali) koji čine I a- i II a-podgrupe (označene crvenom bojom na tabeli boja), i R-elementi (B - Ne, At - Ar) uključeni u III a- VIII a-podgrupe (njihovi simboli su istaknuti narandžastom bojom). Za elemente malih perioda sa rastućim rednim brojevima prvo se opaža smanjenje atomski radijusi, a zatim, kada se broj elektrona u vanjskoj ljusci atoma već značajno poveća, njihovo međusobno odbijanje dovodi do povećanja atomskih radijusa. Sljedeći maksimum se postiže početkom sljedećeg perioda na alkalnom elementu. Približno isti obrazac karakterističan je za jonske radijuse.

Četvrti period (K - Kr) sadrži 18 elemenata (prvi veći period, prema Mendeljejevu). Nakon alkalnog metala K i zemnoalkalnog Ca (s-elemenata) dolazi niz od deset tzv. prelaznih elemenata(Sc - Zn), ili d- elementi (simboli su plavi) koji su uključeni u podgrupe b odgovarajuće grupe P. s. e. Većina prelaznih elemenata (od kojih su svi metali) pokazuje viša oksidaciona stanja jednaka broju njihove grupe. Izuzetak je trijada Fe - Co - Ni, gde su poslednja dva elementa maksimalno pozitivno trovalentna, a gvožđe je pod određenim uslovima poznato u oksidacionom stanju VI. Elementi koji počinju od Ga i završavaju sa Kr ( R-elementi), pripadaju podgrupama A, a priroda promjene njihovih svojstava je ista kao u odgovarajućim Z intervalima za elemente drugog i trećeg perioda. Utvrđeno je da Kr je sposoban da formira hemijska jedinjenja (uglavnom sa F), ali je nepoznato njegovo oksidaciono stanje VIII.

Peti period (Rb - Xe) je konstruisan slično kao i četvrti; takođe ima umetak od 10 prelaznih elemenata (Y - Cd), d-elementi. Specifičnosti perioda: 1) u trijadi Ru - Rh - Pd samo rutenijum pokazuje oksidaciono stanje VIII; 2) svi elementi podgrupe a pokazuju viša oksidaciona stanja jednaka broju grupe, uključujući i Xe; 3) Imam slaba metalna svojstva. Dakle, priroda promjene svojstava kako Z raste za elemente četvrtog i petog perioda je složenija, jer su metalna svojstva očuvana u velikom rasponu rednih brojeva.

Šesti period (Cs - Rn) uključuje 32 elementa. Pored 10 d-elemenata (La, Hf - Hg) sadrži skup od 14 f-elementi, lantanidi, od Ce do Lu (crni simboli). Elementi La do Lu su hemijski prilično slični. Ukratko P. s. e. lantanidi su uključeni u La kutiju (pošto je njihovo preovlađujuće oksidaciono stanje III) i napisani su kao poseban red na dnu tabele. Ova tehnika je pomalo nezgodna, jer se čini da je 14 elemenata izvan tabele. Dugi i stepenišni oblici P. s. nemaju takav nedostatak. e., što dobro odražava specifičnost lantanida na pozadini integralne strukture P. s. e. Karakteristike perioda: 1) u trijadi Os - Ir - Pt samo osmijum pokazuje oksidaciono stanje VIII; 2) At ima izraženiji (u odnosu na 1) metalni karakter; 3) Rn, očigledno (njegova hemija je malo proučavana), trebalo bi da bude najreaktivniji od inertnih gasova.

Sedmi period, počevši od Fr (Z = 87), takođe treba da sadrži 32 elementa, od kojih je do sada poznato 20 (do elementa sa Z = 106). Fr i Ra su elementi I a- i II a-podgrupe (s-elementi), Ac - analog elemenata III b-podgrupe ( d-element). Sledećih 14 elemenata, f-elementi (sa Z od 90 do 103) čine porodicu aktinidi. Ukratko P. s. e. oni zauzimaju Ac ćeliju i napisani su u posebnom redu na dnu tabele, poput lantanoida, za razliku od kojih ih karakteriše značajna raznolikost oksidacionih stanja. U tom smislu, u hemijskom smislu, niz lantanida i aktinida pokazuje uočljive razlike. Studija hemijske prirode elemenata sa Z = 104 i Z = 105 pokazala je da su ovi elementi analozi hafnijuma i tantala, tj. d-elemente, i treba ih staviti u IV b- i V b- podgrupe. Članovi b-podgrupe treba da budu sledeći elementi do Z = 112, a zatim će se pojaviti (Z = 113-118) R-elementi (III a-VIll a-podgrupe).

Teorija P. s. e. Teorija P. se zasniva na e. leži ideja o specifičnim zakonima koji upravljaju konstrukcijom elektronskih ljuski (slojeva, nivoa) i podljuska (ljuske, podnivoa) u atomima kako raste Z. Ovu ideju je razvio Bohr 1913-21, uzimajući u obzir prirodu promjena svojstava hemijskih elemenata u elektronskom spektru. e. i rezultate proučavanja njihovih atomskih spektra. Bohr je identificirao tri značajne karakteristike formiranja elektronskih konfiguracija atoma: 1) punjenje elektronskih ljuski (osim ljuski koje odgovaraju vrijednostima glavnog kvantni broj n= 1 i 2) se ne dešava monotono do njihovog punog kapaciteta, već se prekida pojavom skupova elektrona koji pripadaju školjkama velikih vrednosti n; 2) slične vrste elektronskih konfiguracija atoma se periodično ponavljaju; 3) granice perioda P. s. e. (osim prvog i drugog) ne poklapaju se sa granicama uzastopnih elektronskih ljuski.

Značenje P. s. e. P.S. e. igrao je i igra veliku ulogu u razvoju prirodnih nauka. To je bilo najvažnije dostignuće atomsko-molekularne nauke; omogućilo je da se da moderna definicija pojma "hemijski element" i razjašnjeni pojmovi jednostavnih supstanci i spojeva. Obrasci koje je otkrio P. s. e., imao je značajan uticaj na razvoj teorije atomske strukture i doprineo objašnjenju fenomena izotonije. HVALA. e. povezan sa strogo naučnom formulacijom problema predviđanja u hemiji, koja se manifestovala kako u predviđanju postojanja nepoznatih elemenata i njihovih svojstava, tako i u predviđanju novih karakteristika hemijskog ponašanja već otkrivenih elemenata. P.S. e. - osnove hemije, prvenstveno neorganske; značajno pomaže u rješavanju problema sinteze supstanci sa unaprijed određenim svojstvima, razvoju novih materijala, posebno poluvodičkih materijala, odabiru specifičnih katalizatora za različite kemijske procese itd. P.S. e. je i naučna osnova za nastavu hemije.

Zaključak

Periodični sistem D.I. Mendeljejeva postao je najvažnija prekretnica u razvoju atomsko-molekularne nauke. Zahvaljujući njoj formiran je moderni koncept kemijskog elementa, a razjašnjene su ideje o jednostavnim tvarima i spojevima.

Prediktivna uloga periodnog sistema, koju je pokazao sam Mendeljejev, u 20. veku manifestovala se u proceni hemijskih svojstava transuranijumskih elemenata.

Pojava periodičnog sistema otvorila je novu, istinski naučnu eru u istoriji hemije i niza srodnih nauka - umesto raštrkanih informacija o elementima i jedinjenjima, pojavio se koherentan sistem na osnovu kojeg je postalo moguće generalizovati, donositi zaključke i predviđati.

periodični zakon Mendelejevog atoma

Periodični zakon je omogućio sistematizaciju i generalizaciju ogromne količine naučnih informacija u hemiji. Ova funkcija zakona se obično naziva integrativna. Posebno se jasno očituje u strukturiranju naučnog i nastavnog materijala iz hemije. Akademik A.E. Fersman je rekao da je sistem ujedinio svu hemiju unutar jedne prostorne, hronološke, genetske i energetske veze.

Integrativna uloga Periodnog zakona očitovala se i u tome što su neke podatke o elementima, koji su navodno van okvira opštih zakona, proveravali i razjašnjavali i sam autor i njegovi sljedbenici.

To se dogodilo sa karakteristikama berilija. Prije Mendeljejevljevog rada, smatran je trovalentnim analogom aluminija zbog njihove takozvane dijagonalne sličnosti. Dakle, u drugom periodu bila su dva trovalentna elementa, a ni jedan dvovalentni. U ovoj fazi, prvo na nivou konstrukcija mentalnih modela, Mendeljejev je posumnjao na grešku u proučavanju svojstava berilija. Zatim je pronašao rad ruskog hemičara Avdejeva, koji je tvrdio da je berilijum dvovalentan i da ima atomsku težinu od 9. Avdejevljev rad ostao je neprimijećen od strane naučnog svijeta, autor je rano umro, očito otrovan ekstremno otrovnim jedinjenjima berilijuma. Rezultati Avdejevljevog istraživanja utemeljeni su u nauci zahvaljujući periodičnom zakonu.

Takve promjene i preciziranja vrijednosti i atomskih težina i valencija izvršio je Mendeljejev za još devet elemenata (In, V, Th, U, La, Ce i tri druga lantanida). Za još deset elemenata ispravljene su samo atomske težine. I sva ta pojašnjenja su naknadno eksperimentalno potvrđena.

Na isti način, rad Karla Karloviča Klausa pomogao je Mendeljejevu da formira jedinstvenu VIII grupu elemenata, objašnjavajući horizontalne i vertikalne sličnosti u trijadi elemenata:

gvožđe kobalt nikal

rutenijum rodijum paladijum

osmougaoni iridijum platina

Prognostička (prediktivna) funkcija periodičnog zakona dobila je svoju najupečatljiviju potvrdu u otkrivanju nepoznatih elemenata sa serijskim brojevima 21, 31 i 32. Njihovo postojanje je prvo predviđeno na intuitivnom nivou, ali je formiranjem sistema Mendeljejev sposobni da izračunaju njihova svojstva sa visokim stepenom tačnosti. Poznata priča o otkriću skandijuma, galija i germanijuma bila je trijumf Mendeljejevljevog otkrića. F. Engels je napisao: „Nesvesnom primenom Hegelijanskog zakona o prelasku količine u kvalitet, Mendeljejev je postigao naučni podvig koji se sa sigurnošću može staviti pored otkrića Laverriera, koji je izračunao orbitu nepoznate planete Neptuna.“ Međutim, postoji želja da se raspravlja s klasikom. Prvo, sva Mendeljejevova istraživanja, počevši od studentskih godina, bila su sasvim svjesno zasnovana na Hegelovom zakonu. Drugo, Laverrier je izračunao orbitu Neptuna prema Newtonovim odavno poznatim i dokazanim zakonima, a D.I. Mendeleev je napravio sva predviđanja na osnovu univerzalnog zakona prirode koji je sam otkrio.

Na kraju svog života, Mendeljejev je sa zadovoljstvom primetio: „Napisavši 1871. članak o primeni periodičnog zakona na određivanje svojstava elemenata koji još nisu otkriveni, nisam mislio da ću doživeti da opravdam ovu posledicu periodični zakon, ali stvarnost je odgovorila drugačije. Opisao sam tri elementa: ekaboron, ekaaluminijum i ekasilicijum, a nepunih 20 godina kasnije imao sam najveću radost da vidim sva tri otkrivena... L. de Boisbaudran, Nilsson i Winkler, sa svoje strane, smatram pravim jačačima periodike zakon. Bez njih ne bi bio prepoznat u onoj mjeri u kojoj je sada.” Mendeljejev je ukupno predvideo dvanaest elemenata.

Mendeljejev je od samog početka isticao da zakon opisuje svojstva ne samo samih hemijskih elemenata, već i mnogih njihovih jedinjenja, uključujući i one do sada nepoznate. Da bismo to potvrdili, dovoljno je navesti sljedeći primjer. Od 1929. godine, kada je akademik P. L. Kapitsa prvi otkrio nemetalnu provodljivost germanija, započeo je razvoj proučavanja poluvodiča u svim zemljama svijeta. Odmah je postalo jasno da elementi sa takvim svojstvima zauzimaju glavnu podgrupu grupe IV. Vremenom je došlo do shvatanja da svojstva poluprovodnika u većoj ili manjoj meri treba da poseduju spojevi elemenata koji se nalaze u periodima jednako udaljenim od ove grupe (na primer, sa opštom formulom kao što je AzB;). Ovo je odmah učinilo potragu za novim praktično važnim poluprovodnicima ciljanom i predvidljivom. Gotovo sva moderna elektronika zasnovana je na takvim vezama.

Važno je napomenuti da su predviđanja u okviru Periodnog sistema napravljena i nakon njegovog opšteg prihvatanja. Godine 1913 Moseley je otkrio da se talasna dužina rendgenskih zraka, koje se primaju od antikatoda napravljenih od različitih elemenata, prirodno mijenja ovisno o serijskom broju koji se konvencionalno dodjeljuje elementima u periodnom sistemu. Eksperiment je potvrdio da serijski broj elementa ima direktno fizičko značenje. Tek kasnije su serijski brojevi vezani za vrijednost pozitivnog naboja jezgra. Ali Moseleyjev zakon je omogućio da se odmah eksperimentalno potvrdi broj elemenata u periodima i istovremeno predvidi mjesta hafnija (br. 72) i renijuma (br. 75) koja do tada još nisu bila otkrivena.

Iste Moseleyjeve studije omogućile su uklanjanje ozbiljne "glavobolje" koju su određena odstupanja od ispravne serije povećanja atomskih masa elemenata u tabeli atomskih masa izazvala Mendeljejevu. Mendeljejev ih je napravio pod pritiskom hemijskih analogija, dijelom na stručnom, a dijelom jednostavno na intuitivnom nivou. Na primjer, kobalt je bio ispred nikla u tabeli, a jod, sa manjom atomskom težinom, slijedio je teži telur. Odavno je u prirodnim naukama poznato da jedna “ružna” činjenica koja se ne uklapa u okvire najljepše teorije može je pokvariti. Isto tako, neobjašnjiva odstupanja ugrozila su periodični zakon. Ali Moseley je eksperimentalno dokazao da serijski brojevi kobalta (br. 27) i nikla (br. 28) tačno odgovaraju njihovoj poziciji u sistemu. Ispostavilo se da ovi izuzeci samo potvrđuju opšte pravilo.

Važno predviđanje dao je 1883. Nikolaj Aleksandrovič Morozov. Zbog učešća u pokretu Narodna volja, student hemije Morozov osuđen je na smrt, koja je kasnije zamijenjena doživotnim zatvorom u samici. U kraljevskim zatvorima proveo je tridesetak godina. Zatvorenik tvrđave Šliselburg imao je priliku da dobije naučnu literaturu o hemiji. Na osnovu analize intervala atomskih težina između susednih grupa elemenata u periodnom sistemu, Morozov je došao do intuitivnog zaključka o mogućnosti postojanja još jedne grupe nepoznatih elemenata sa „nultim svojstvima“ između grupa halogena i alkalija. metali. Predložio je da ih potražite u zraku. Štaviše, iznio je hipotezu o strukturi atoma i na njenoj osnovi pokušao otkriti uzroke periodičnosti u svojstvima elemenata.

Međutim, Morozovljeve hipoteze postale su dostupne za diskusiju mnogo kasnije, kada je oslobođen nakon događaja iz 1905. Ali do tada su inertni plinovi već bili otkriveni i proučavani.

Dugo vremena činjenica postojanja inertnih gasova i njihovog položaja u periodnom sistemu izazivala je ozbiljne kontroverze u hemijskom svetu. Sam Mendeljejev je neko vrijeme vjerovao da se nepoznata jednostavna supstanca tipa Nj može skrivati pod markom otvoreni argon. Prvu racionalnu pretpostavku o mjestu inertnih plinova iznio je autor njihovog otkrića William Ramsay. A 1906. Mendeljejev je napisao: „Kada je uspostavljen periodni sistem (18b9), ne samo da nije bio poznat argon, već nije bilo razloga sumnjati u mogućnost postojanja takvih elemenata. Danas... ovi elementi, u smislu njihove atomske težine, zauzeli su tačno mjesto između halogena i alkalnih metala.”

Dugo se vodila debata: alocirati inertne gasove u nezavisnu nultu grupu elemenata ili ih smatrati glavnom podgrupom grupe VIII. Svaka tačka gledišta ima svoje prednosti i mane.

Na osnovu položaja elemenata u periodnom sistemu, teoretski hemičari predvođeni Linusom Paulingom dugo su sumnjali u potpunu hemijsku pasivnost plemenitih gasova, direktno ukazujući na moguću stabilnost njihovih fluorida i oksida. Ali tek 1962., američki hemičar Neil Bartlett prvi je izveo reakciju heksafluorida platine sa kiseonikom pod najobičnijim uslovima, dobijajući ksenon heksafluoroplatinat XePtF^, a zatim i druga gasna jedinjenja, koja se danas pravilnije nazivaju plemenitim nego inertan.

Periodični zakon zadržao je svoju prediktivnu funkciju do danas.

Treba napomenuti da predviđanja nepoznatih članova bilo kojeg skupa mogu biti dva tipa. Ako se predviđaju svojstva elementa koji se nalazi unutar poznatog niza sličnih, tada se takvo predviđanje naziva interpolacija. Prirodno je pretpostaviti da će ova svojstva biti podvrgnuta istim zakonima kao i svojstva susjednih elemenata. Ovako su predviđena svojstva elemenata koji nedostaju u periodnom sistemu. Mnogo je teže predvidjeti karakteristike novih članova skupova ako su izvan opisanog dijela. Ekstrapolacija - predviđanje vrijednosti funkcije koje su izvan određenog broja poznatih obrazaca - uvijek je manje izvjesno.

S ovim problemom su se naučnici suočili kada su počeli da traže elemente izvan poznatih granica sistema. Početkom 20. vijeka. Periodični sistem je završio sa uranijumom (br. 92). Prvi pokušaji da se dobiju transuranijumski elementi učinjeni su 1934. godine, kada su Enriko Fermi i Emilio Segre bombardovali uranijum neutronima. Tako je započeo put prema aktinoidima i transaktinoidima.

Nuklearne reakcije se također koriste za sintezu drugih ranije nepoznatih elemenata.

Element br. 101, koji su umjetno sintetizirali Eienn Theodor Seaborg i njegove kolege, nazvan je "mendelevium". Sam Seaborg je ovo rekao: „Posebno je značajno napomenuti da su američki naučnici nazvali element 101 u čast velikog ruskog hemičara D. I. Mendeljejeva, koji su ga uvijek smatrali pionirom u hemiji.

Broj novootkrivenih, odnosno umjetno stvorenih elemenata stalno raste. Sinteza najtežih jezgara elemenata sa serijskim brojevima 113 i 115 obavljena je u Ruskom udruženom institutu za nuklearna istraživanja u Dubni bombardiranjem jezgara umjetno dobivenog americijuma jezgrima teškog izotopa kalcijuma-48. U ovom slučaju pojavljuje se jezgro elementa br. 115, koje se odmah raspada i formira jezgro elementa br. 113. Ovakvi superteški elementi ne postoje u prirodi, ali nastaju prilikom eksplozija supernove, a mogli bi postojati i tokom Velikog praska. . Njihovo istraživanje pomaže da se shvati kako je nastao naš svemir.

U prirodi se javlja ukupno 39 radioaktivnih izotopa koji se javljaju u prirodi. Različiti izotopi se raspadaju različitim brzinama, koje karakteriziraju poluživoti. Vrijeme poluraspada uranijuma-238 je 4,5 milijardi godina, a za neke druge elemente može biti jednako milionitim dijelovima sekunde.

Radioaktivni elementi, koji se uzastopno raspadaju i pretvaraju jedan u drugi, formiraju čitav niz. Poznate su tri takve serije: prema početnom elementu, svi članovi serije su kombinovani u porodice uranijuma, aktinouranija i torija. Druga porodica se sastoji od umjetno proizvedenih radioaktivnih izotopa. U svim porodicama transformacije se završavaju pojavom neradioaktivnih atoma olova.

Budući da Zemljina kora može sadržavati samo izotope čije je vrijeme poluraspada srazmjerno starosti Zemlje, možemo pretpostaviti da su tokom milijardi godina njene povijesti postojali i kratkoživi izotopi koji su sada doslovno izumrli. To je vjerovatno uključivalo teški izotop kalijum-40. Kao rezultat njegovog potpunog raspada, tabelarna vrijednost atomske mase kalija danas iznosi 39,102, tako da je inferioran po masi u odnosu na element br. 18 argon (39,948). Ovo objašnjava izuzetke u stalnom povećanju atomskih masa elemenata u periodnom sistemu.

Akademik V. I. Goldansky, u govoru posvećenom sjećanju na Mendeljejeva, istaknuo je "osnovnu ulogu koju Mendeljejevljeva djela igraju čak i u potpuno novim područjima hemije, koja su nastala decenijama nakon smrti briljantnog tvorca periodnog sistema."

Nauka je istorija i skladište mudrosti i iskustva vekova, njihovog racionalnog promišljanja i proverenog rasuđivanja.

D. I. Mendeljejev

Rijetko se dešava da se naučno otkriće pokaže kao nešto potpuno neočekivano, gotovo uvijek se iščekuje:

Međutim, naredne generacije, koje koriste provjerene odgovore na sva pitanja, često teško procjenjuju koliko je to teškoća koštalo njihove prethodnike.

C. Darwin

Svaka od nauka o svetu oko nas ima za predmet proučavanja specifične oblike kretanja materije. Preovlađujuće ideje razmatraju ove oblike kretanja po rastućoj složenosti:

mehaničko - fizičko - hemijsko - biološko - socijalno. Svaki od sljedećih oblika ne odbacuje prethodne, već ih uključuje.

Nije slučajno što je G. T. Seaborg na proslavi stogodišnjice otkrića periodičnog zakona svoj izvještaj posvetio najnovijim dostignućima hemije. U njemu je visoko cenio zadivljujuća dostignuća ruskog naučnika: „Kada se razmatra evolucija periodnog sistema od vremena Mendeljejeva, najupečatljivije je to što je uspeo da stvori periodni sistem elemenata, iako Mendeljejev nije bio svjestan takvih danas općeprihvaćenih koncepata kao što su nuklearna struktura i izotopi, odnos atomskih brojeva i valencije, elektronska priroda atoma, periodičnost kemijskih svojstava koja se objašnjavaju elektronskom strukturom i, konačno, radioaktivnost.”

Može se navesti riječi akademika A.E. Fersmana, koji je skrenuo pažnju na budućnost: „Nove teorije, briljantne generalizacije će se pojaviti i umrijeti. Nove ideje će zamijeniti naše već zastarjele koncepte atoma i elektrona. Najveća otkrića i eksperimenti poništit će prošlost i otvoriti danas horizonte nevjerovatne novine i širine – sve će to doći i proći, ali Mendeljejevljev periodični zakon će uvijek živjeti i voditi traganje.”

24. Pojava strukturnih teorija u procesu razvoja organske hemije. Atomsko-molekularna nauka kao teorijska osnova za strukturne teorije.

Slični članci